公路橋梁預(yù)制梁結(jié)構(gòu)施工問題探討

鄧翔浩，魏大東

（江西省交通工程集團有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

預(yù)制梁是通過工廠預(yù)制后運輸至施工現(xiàn)場并按設(shè)計要求安裝并固定的梁體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱，公路橋梁預(yù)制梁施工則指公路橋梁工程中某些特殊部位梁體施工采用預(yù)制梁施工技術(shù)。預(yù)制梁技術(shù)廣泛采用工業(yè)化施工，組織大規(guī)模預(yù)制生產(chǎn)，通過裝配式措施及現(xiàn)代化起重設(shè)備吊裝，預(yù)制部件質(zhì)量可靠，整個施工過程安全可控。公路橋梁建設(shè)承擔(dān)著重要的交通運輸及服務(wù)社會的任務(wù)，其自身也具備十分明顯的樞紐性質(zhì)及連接性特征。預(yù)制梁結(jié)構(gòu)體量重量大，必須在梁場提前預(yù)制，梁場必須嚴格按照預(yù)制梁規(guī)格進行布置，并充分考慮便于施工方面的需要。此外，為保證橋梁工程施工質(zhì)量，還必須加強底座模板、鋼筋、鋼絞線及波紋管、梁體混凝土澆筑等施工過程控制。

1 工程概況

新建某高速公路起訖樁號K51+433—K284+247，線路全長232.814km，全線共設(shè)置有20座橋梁，其中特大橋9 座，全部為預(yù)制梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，公路沿線共有T 梁預(yù)制場3個。本預(yù)制場主要負責(zé)預(yù)制一特大橋引橋施工所需的25m 長T 梁和40m 長T 梁，兩種T 梁中心高分別為1.8m和2.4m，通過先簡后支方式架設(shè)。25m長T預(yù)制梁和40m 長預(yù)制T 梁均通過φj15.24預(yù)應(yīng)力鋼絞線、C50混凝土以及XXM-15 錨具和OVM15-11 錨具張拉施工。對圓曲線內(nèi)橋墩處應(yīng)橫橋向布置，且梁片預(yù)制長度順墩位中線呈扇形設(shè)置。本特大橋及引橋T梁預(yù)制及安裝工程量詳見表1所示。

表1 T梁預(yù)制及安裝工程量匯總

2 預(yù)制梁結(jié)構(gòu)施工要點

2.1 場地布置

場地的設(shè)置對于公路橋梁預(yù)制梁施工較為重要，場地必須平整密實，經(jīng)過壓路機壓碾壓施工后檢測平整度和密實度，為后續(xù)混凝土澆筑及鋼板鋪設(shè)等施工過程提供條件。此外，施工場地橫向位置必須根據(jù)人字坡形式設(shè)置，縱向位置應(yīng)與排水方向一致，以提升排水性能。

本公路橋梁工程預(yù)制T 梁場地位于起訖樁號K210+220—K210+628路基填方處，分別按照12個和3個進行40m T 梁底座及25m T 梁底座設(shè)置，并按照橫向四排、縱向四列以及橫向一排布置。通過2 組龍門吊機、1 套架橋機和運梁平車進行T 梁吊運安裝，并采用兩套JS750 攪拌機組裝而成的自動拌和站進行混凝土材料制備。將預(yù)制場內(nèi)施工段路基填平壓實處理，并設(shè)橫向人字坡，便于及時排出積水。待施工段路基填筑達到設(shè)計平整度和壓實度后將厚度200mm 的底基土填筑在臺座基底，其上再澆筑混凝土，并等凝固強度達設(shè)計強度90%后進行鋼板面層鋪設(shè)。

公路橋梁預(yù)制梁結(jié)構(gòu)施工過程中必須結(jié)合工程地基情況確定預(yù)制梁參數(shù)及施工技術(shù)要點，加強預(yù)制梁臺座施工控制，確保臺座結(jié)構(gòu)強度、耐久性及抗形變能力均符合設(shè)計要求；并結(jié)合工程設(shè)計，將臺座固定于箱梁處預(yù)留拉桿孔位。

2.2 臺座地基處理

臺座地基處理主要包括強夯、深層攪拌、真空預(yù)壓及換土墊層等施工環(huán)節(jié)。采用2 000kN·m的夯擊能按照5m 間距實施兩遍點夯和一遍滿夯。所用夯擊錘重量19.6kN，夯擊距離按照10m/次控制，點夯次數(shù)共為10次，并應(yīng)將最后兩夯沉降量均值控制在50mm 以內(nèi)；再改用推土機進行場地平整，并檢查夯坑內(nèi)的積水情況，將積水徹底排除后填平夯坑并碾壓密實。對于施工現(xiàn)場部分軟土地基，應(yīng)改用深層攪拌技術(shù)，即在深層攪拌機內(nèi)按比例倒入水泥和石灰，并使其與地基土原位攪拌，直至形成具備一定承載力的圓柱狀連續(xù)墻增強結(jié)構(gòu)復(fù)合地基。

工程現(xiàn)場部分地基處含有飽和狀軟黏土，為快速排出軟黏土內(nèi)水分，加強地基固結(jié)，必須提前在砂墊層中埋設(shè)抽氣管，并在其上覆蓋密封膜后持續(xù)抽氣，直至砂墊層內(nèi)氣壓為負壓。

將可以開挖的軟土地基持續(xù)開挖至設(shè)計深度后分三層回填碎石、礫石、砂石等抗剪強度高、壓縮性小的材料，邊回填邊壓實。其中，第一層和第二層設(shè)計層厚分別為1.5m 和0.5m，第三層通過振動碾壓將基底壓力分散至墊層，以提升地基承載力。

2.3 T梁預(yù)制

2.3.1 底座及模板

本橋梁T梁底座主要由底座基礎(chǔ)、小梁、底模等部分構(gòu)成，將鋼筋預(yù)埋于混凝土頂面后和槽鋼焊接固定，并在小梁處進行混凝土底模澆筑，T 梁張拉過程中自重更多集中于梁體兩端，故應(yīng)進行梁體兩端底座加強處理。參考反拱度取值確定底座拱度，防止T梁上拱度增大而使減少橋面鋪裝厚度。

鋼筋安裝完畢且驗收合格后通過龍門吊安裝側(cè)模和端模，并在安裝前按要求涂刷脫模劑，安裝時預(yù)留出吊裝孔位；通過分別設(shè)置在梁頂模板及梁底底座處的上下雙排對拉螺桿固定模板。

2.3.2 鋼筋加工

鋼筋施工是預(yù)制梁制作中不可或缺的環(huán)節(jié)，且鋼筋材料自身材質(zhì)很容易受到空氣、腐蝕性液體等的影響而銹蝕，為此，鋼筋加工過程必須嚴格按照施工規(guī)范和相關(guān)規(guī)程進行。鋼筋的下料及彎折工作必須以工程實際需要為依據(jù)，充分考慮鋼筋材料除銹及垂直性控制等要求，提升其防腐蝕性能及預(yù)制梁使用壽命。

鋼筋綁扎時應(yīng)以臺座為基礎(chǔ)，并明確標(biāo)號，避免因人為原因錯放而引發(fā)失誤；綁扎完成后及時檢驗相關(guān)參數(shù)，確保施焊前鋼筋工程參數(shù)完全準確；施焊焊點數(shù)量應(yīng)控制在骨架數(shù)量的2/3 及以上，接長位置必須通過滿焊形式焊接；鋼筋籠底部和外側(cè)綁扎必須保證鋼筋籠結(jié)構(gòu)強度和工程施工質(zhì)量。

2.3.3 鋼絞線和波紋管

嚴格按照設(shè)計要求布設(shè)鋼筋及鋼絞線，并通過混凝土墊塊增設(shè)鋼筋保護層，綁扎鋼筋接頭，安裝錨頭墊板并完成預(yù)應(yīng)力管道預(yù)埋。結(jié)束梁肋鋼筋綁扎后預(yù)埋鍍鋅波紋管，接頭應(yīng)平順連接，對于無法避免的鋼管束及鋼筋交叉，必須再次進行設(shè)計位置檢查，無誤后調(diào)整鋼筋布設(shè)。錨固墊板安裝前還應(yīng)全面檢查墊板尺寸，并按設(shè)計圖紙將其固定在模板后，設(shè)置加強筋和螺旋筋；封堵壓漿孔，避免澆筑混凝土?xí)r出現(xiàn)漏漿。

進行鋼絞線長度、錨具長、千斤頂長、孔道曲線長等參數(shù)的計算，鋼絞線通過砂輪鋸切割后牢固綁扎成束，并統(tǒng)一編號和堆放。在穿束施工前將預(yù)應(yīng)力管道口堵塞，避免落入雜物，澆筑完混凝土后清理孔道，通過金屬網(wǎng)套穿法[1]借助孔道內(nèi)預(yù)留的鉛絲牽引鋼絲繩至孔道內(nèi)，再由慢卷揚機將鋼束引進后穿預(yù)應(yīng)力筋。

2.3.4 澆筑梁體混凝土

自制拌和站制備好混凝土后通過料斗及軌道運輸至現(xiàn)場，再由龍門吊將料斗提升至澆筑區(qū)域，此后按照每層30cm 的厚度從梁端向中間分層澆筑混凝土，并通過高頻插入式振搗器內(nèi)外結(jié)合振搗至設(shè)計密實度。應(yīng)按振搗器實際作用半徑的1.5 倍確定其移動間距，振搗施工時必須避免振搗棒觸碰鋼筋、波紋管和模板。結(jié)束混凝土澆筑后，以人工方式抹平裸露面，待收漿后還應(yīng)再次抹平、拉毛處理?；炷敛牧铣跄蟾鶕?jù)要求進行養(yǎng)生，根據(jù)平行試驗[2]結(jié)果，待混凝土實際強度達0.5～0.8MPa 時，拆除芯模，此后繼續(xù)養(yǎng)護10～24h，待混凝土抗壓強度達2.5MPa時即可拆除側(cè)模。

2.3.5 預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿

預(yù)應(yīng)力張拉施工應(yīng)在混凝土養(yǎng)生時間≥5d 且強度值達設(shè)計值90%以上時進行，在張拉施工前必須標(biāo)定張拉千斤頂及油表。按照鋼束編號及“0→初應(yīng)力→100%控制張拉應(yīng)力持荷2min”的次序在預(yù)制梁結(jié)構(gòu)兩端依次對稱勻速張拉，并分別以張拉應(yīng)力和應(yīng)變延長為主控制指標(biāo)和副控制指標(biāo)[3]。待張拉力達到設(shè)計水平且趨于穩(wěn)定時錨固。

待結(jié)束預(yù)應(yīng)力張拉后通過壓縮空氣和清水清理孔道，待達到干燥狀態(tài)后再進行壓力注漿。具體而言，本工程漿液拌制由1 臺灰漿拌和機完成，配備1 臺活塞壓漿泵壓漿以及1臺壓漿泵壓水，通過無油分壓縮空氣將孔道內(nèi)積水徹底排出。此后通過活塞壓漿泵以1.0MPa 的注漿壓力連續(xù)、均勻、緩慢注漿，并待預(yù)應(yīng)力孔道另一頭水泥漿液達設(shè)計黏稠度后結(jié)束繼續(xù)超壓1.0～1.5min，此后結(jié)束灌漿。

2.4 T梁架設(shè)安裝

2.4.1 梁體預(yù)拱度控制

在安裝預(yù)制T 梁前，由于混凝土強度低、齡期短，預(yù)應(yīng)力值比設(shè)計值大，因此，因環(huán)境濕度過大而導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化、出現(xiàn)收縮徐變并使預(yù)制T梁跨中撓度超出設(shè)計值的可能性很大?；炷潦湛s徐變會使其損失部分預(yù)應(yīng)力，并導(dǎo)致其預(yù)拱度增大，為此，必須選擇干燥晴朗的天氣環(huán)境進行預(yù)制梁施工，并嚴格按照相關(guān)規(guī)范校驗張拉設(shè)備性能及控制施工過程。

2.4.2 梁體架設(shè)安裝

本特大橋施工場地較小，預(yù)制梁布置在其12#墩右側(cè)河灘處，橋墩頂和地面存在較大高差，為預(yù)制T梁運輸及安裝增加了難度。為保證預(yù)制T梁架設(shè)使用質(zhì)量和進度，決定采用地面提升+架橋機架設(shè)的預(yù)制T 梁安裝方案。待T梁面滿足施工平臺要求后便可在平臺上拼裝架橋機，架橋機相關(guān)設(shè)備通過固定式提升鉆從體面提升至梁面，再在移動天車的配合下完成架橋機拼裝。將枕木搭設(shè)鋪筑在梁面用于T 梁運輸。預(yù)制完成的T 梁由龍門吊提升后橫向移動至地面運梁軌道臺車，由臺車將其運輸至固定提升站下，再由提升站將其提升至梁面。梁面運輸系統(tǒng)將T梁運輸至架橋機處，由架橋機完成架設(shè)。

在運行架橋機之前必須檢查運行軌道以下梁隔板及翼板焊接質(zhì)量，并將限位器設(shè)置在前輪停車處以避免發(fā)生溜車。將吊梁臺車移至架橋機后端，脫空前支架，再將架橋機懸臂向前置于安裝孔位，使其處于吊梁狀態(tài)。在墩帽支承面增設(shè)鋼板和枕木，并待頂升支架呈鉛垂?fàn)顟B(tài)后增設(shè)定位銷。

將吊梁臺和平板車移至設(shè)計位置后檢查底梁及吊桿設(shè)置情況，啟動卷揚機吊裝梁，并待梁片下落至與橫向移動設(shè)備相距20～30cm 時進行其位置的檢查和調(diào)整，無誤后下落至橫向移動設(shè)備。位于墩頂?shù)念A(yù)制梁的橫向移動主要通過液壓滾道系統(tǒng)分次頂推完成，待預(yù)制梁頂推至支座上方后進行驗收，合格后通過千斤頂將其頂起，并依次撤除滾架、滾道，最后下落千斤頂使預(yù)制梁落至指定位置。

預(yù)制T梁架設(shè)安裝過程詳見圖1。

圖1 架橋機架梁施工過程

3 結(jié)語

綜上所述，預(yù)制梁結(jié)構(gòu)是公路橋梁工程主要的承力結(jié)構(gòu)，預(yù)制梁施工質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁工程整體施工質(zhì)量，且預(yù)制梁施工過程具備一定的復(fù)雜性，施工單位在進行梁體預(yù)制時，必須加強預(yù)制場地布置、臺座地基處理、T 梁預(yù)制、鋼筋施工、T 梁吊裝等環(huán)節(jié)的過程管控，并建立質(zhì)量問題應(yīng)急預(yù)案控制，保證施工質(zhì)量。本特大橋工程通過集中預(yù)制T梁，大幅加快了施工速度，并針對施工場地較小、橋墩頂和地面高差大等問題，采用地面提升及架橋機架設(shè)的結(jié)合施工方案，有效保證了施工進度和質(zhì)量。